Maszyny rotodynamiczne –

kinematyka przepływu

Kraków, 25.04.2013r.

mgr inż. Tomasz Siwek

Katedra Maszyn Cieplnych i Przepływowych WEiP

1

Systematyka maszyn rotodynamicznych

2

SILNIKI

– energia z płynu na wał maszyny

MASZYNY ROBOCZE

– energia z wału do płynu

Turbiny parowe i gazowe

Turbiny wodne

Turbiny wiatrowe

Pompy

Wentylatory

Sprężarki

Elementy kinematyki przepływu przez wirnik

promieniowy

P

owierzchnie prądu i składowe prędkości

oś „x”

– składowa osiowa c

x

,

(włókno niebieskie TA)

oś „y”

– składowa promieniowa c

r

,

(włókno czerwone TA)

oś „z”

– składowa obwodowa c

u

,

(włókno zielone TA)

3

Związki kinematyki przepływu z osiągami

u

u

ut

c

u

c

u

l

1

1

2

2





















ut

śr

ut

l

p





2

2

2

1

1

1



















A

c

A

c

V

r

r

Podstawowe zależności



• Równanie Eulera :

• Spiętrzenie całkowite w wentylatorze:

• Wydatek objętościowy:

k

R

w

n

w











2

• Rozkład prędkości względnych
w kierunku obwodowym:

• Równanie stanu:

RT

p





𝑐 = 𝑤 + 𝜔 × 𝑟

4

Opracowane wyniki pomiarów

(publikacja [1,2])

Rozkład prędkości bezwzględnej c [m/s] za

wirnikiem pracującym w wolnej przestrzeni

5

Termoanemometria – przykładowe wyniki

pomiarów

Rozkład prędkości za wirnikiem
(pracującym w wolnej przestrzeni)

Rozkład turbulencji za wirnikiem

6

Struktury wirowe w wirniku

(zmienny wydatek)

0,92 kg/s

0,72 kg/s

0,32 kg/s

0,12 kg/s

0,52 kg/s

0,02 kg/s

7

Rozkład prędkości względnej na łopatkach wirnika dla

zmiennych warunków pracy (1/2 szerokości b

2

)

8

9

Współczynnik poślizgu

𝜇 =

𝑐

𝑢3

𝑐

𝑢2

= 1 −

∆𝑐

𝑢

𝑐

𝑢2

Definicja:

𝜇 = 1 −

(𝜋/𝑍)𝑠𝑖𝑛𝛽

2

1 − 𝜑𝑐𝑡𝑔𝛽

2

Stodola:

Stanitz:

𝜇 = 1 −

0,63 ∙ 𝜋/𝑍

1 − 𝜑𝑐𝑡𝑔𝛽

2

Wiesner:

𝜇 = 1 −

𝑠𝑖𝑛𝛽

2

/𝑍

0,7

1 − 𝜑𝑐𝑡𝑔𝛽

2

Eck:

𝜇 =

1

1 +

𝜋𝑟

2

2

∙ 𝑏

2

∙ 𝑠𝑖𝑛𝛽

2

2𝑧 ∙ 𝑆

𝜇 = 1 − ∆𝜇

𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑙

− ∆𝜇

𝑡𝑢𝑟𝑛

−∆𝜇

𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒

Qiu:

Dziękuję za uwagę !

10

Tomasz Siwek

[e-mail]